計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)

信息處理第1章計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)教學(xué)目標(biāo)：了解計(jì)算機(jī)的發(fā)展簡(jiǎn)況掌握常用的軟硬件知識(shí)，為計(jì)算機(jī)采購(gòu)、組裝與維護(hù)打下良好的基礎(chǔ)了解計(jì)算機(jī)的工作原理，同時(shí)掌握計(jì)算機(jī)中的信息表示方法對(duì)各種計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)有一個(gè)大致了解1.1計(jì)算機(jī)的發(fā)展1.1.1電子計(jì)算機(jī)的問世1946年，世界上第一臺(tái)電子數(shù)字計(jì)算機(jī)ENIAC（ElectronicNumericalIntegratorandCalculator）在美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)誕生。ENIAC計(jì)算機(jī)共用了18000多個(gè)電子管，重達(dá)30噸，占地面積約170平方米，耗電150千瓦，每秒能計(jì)算5000次加法。但與現(xiàn)代計(jì)算機(jī)相比，除了體積大、速度慢、能耗大外，它還有許多不足，如存儲(chǔ)容量太小，要用外接線路的方法來設(shè)計(jì)計(jì)算程序等，但它卻標(biāo)志著計(jì)算技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入了新的電子計(jì)算機(jī)時(shí)代。在ENIAC計(jì)算機(jī)研制的同時(shí)，另兩位科學(xué)家馮?諾依曼與莫爾合作研制了EDVAC（ElectronicDiscreteVariableAutomaticComputer）計(jì)算機(jī)，它采用存儲(chǔ)程序方案，即程序和數(shù)據(jù)一樣都存在內(nèi)存中，此種方案沿用至今，所以現(xiàn)在的計(jì)算機(jī)都被稱為以存儲(chǔ)程序原理為基礎(chǔ)的馮?諾依曼型計(jì)算機(jī)。

1.1.2現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展 1.第一代電子計(jì)算機(jī) 第一代電子計(jì)算機(jī)是電子管計(jì)算機(jī)，時(shí)間大約為1946年第一臺(tái)計(jì)算機(jī)研制成功到20世紀(jì)50年代后期。這一時(shí)期計(jì)算機(jī)的主要特點(diǎn)是：采用電子管作為基本元件，程序設(shè)計(jì)使用機(jī)器語(yǔ)言或匯編語(yǔ)言；主要用于科學(xué)和工程計(jì)算；運(yùn)算速度為每秒幾千次至幾萬次。 2.第二代電子計(jì)算機(jī) 第二代電子計(jì)算機(jī)是晶體管計(jì)算機(jī)，時(shí)間大約從20世紀(jì)50年代中期到20世紀(jì)60年代后期。這一時(shí)期計(jì)算機(jī)主要采用晶體管為基本元件，體積縮小、功耗降低，提高了運(yùn)算速度（每秒運(yùn)算可達(dá)幾十萬次）和可靠性；用磁芯作主存儲(chǔ)器，外存儲(chǔ)器采用磁盤、磁帶等；程序設(shè)計(jì)采用高級(jí)語(yǔ)言，如FORTRAN、COBOL、ALGOL等；在軟件方面還出現(xiàn)了操作系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)的應(yīng)用范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，除進(jìn)行傳統(tǒng)的科學(xué)和工程計(jì)算外，還應(yīng)用于數(shù)據(jù)處理等更廣泛的領(lǐng)域。3.第三代電子計(jì)算機(jī) 第三代電子計(jì)算機(jī)是集成電路計(jì)算機(jī)，時(shí)間大約從20世紀(jì)60年代中期到20世紀(jì)70年代前期。這一時(shí)期的計(jì)算機(jī)采用集成電路作為基本元件，體積減小，功耗、價(jià)格等進(jìn)一步降低，而運(yùn)算速度及可靠性則有了更大的提高；用半導(dǎo)體存儲(chǔ)代替了磁芯存儲(chǔ)器；運(yùn)算速度每秒可達(dá)幾十萬次到幾百萬次；在軟件方面，操作系統(tǒng)日臻完善。這時(shí)計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)思想已逐步走向標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化和系列化，應(yīng)用范圍更加廣泛。4.第四代電子計(jì)算機(jī) 第四代電子計(jì)算機(jī)是大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)，時(shí)間從20世紀(jì)70年代初至今。這一時(shí)期計(jì)算機(jī)的主要功能元件采用大規(guī)模集成電路；并用集成度更高的半導(dǎo)體芯片作為主存儲(chǔ)器；運(yùn)算速度可達(dá)每秒百萬次至億次。1.1.3新一代的計(jì)算機(jī)

巨型化：由于科學(xué)技術(shù)發(fā)展的需要，許多部門要求計(jì)算機(jī)具有更高的速度和更大的存儲(chǔ)容量，從而使計(jì)算機(jī)向巨型化發(fā)展。 微型化：計(jì)算機(jī)體積更小、重量更輕、價(jià)格更低、更便于應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域及各種場(chǎng)合。目前市場(chǎng)上已出現(xiàn)的各種筆記本計(jì)算機(jī)、膝上型和掌上型計(jì)算機(jī)都是向這一方向發(fā)展的產(chǎn)品。 網(wǎng)絡(luò)化：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)互相滲透、不斷發(fā)展的產(chǎn)物。計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)可以實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)之間的通信和資源共享。目前，各種計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，包括局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)的形成，無疑將加速社會(huì)信息化的進(jìn)程。 多媒體化：傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)處理信息的主要對(duì)象是字符和數(shù)字，人們通過鍵盤、鼠標(biāo)和顯示器對(duì)文字和數(shù)字進(jìn)行交互。而在人類生活中，更多的是圖、文、聲、像等多種形式的信息。由于數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展進(jìn)一步改進(jìn)了計(jì)算機(jī)的表現(xiàn)能力，使現(xiàn)代計(jì)算機(jī)可以集圖形、聲音、文字處理為一體，使人們面對(duì)的是有聲有色、圖文并茂的信息環(huán)境，這就是通常所說的多媒體計(jì)算機(jī)技術(shù)。1.2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成 硬件系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)所包含的基本硬件，和為用戶提供人機(jī)交互手段以及大規(guī)模數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力所配置的外部設(shè)備組成。常見的外部設(shè)備有鍵盤、鼠標(biāo)、顯示器、硬盤、打印機(jī)等等。 軟件系統(tǒng)包括系統(tǒng)軟件、編譯程序、數(shù)據(jù)庫(kù)管理軟件和各種應(yīng)用軟件等。系統(tǒng)軟件用于有效地管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的各種資源，合理地組織計(jì)算機(jī)的工作流程，并為用戶提供友好的人機(jī)接口。比如最常見的系統(tǒng)軟件就是操作系統(tǒng)。1.2.1計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)

計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)包括計(jì)算機(jī)的主機(jī)和外部設(shè)備。它由五大功能部件組成，即：運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備。

1.運(yùn)算器 運(yùn)算器又稱算術(shù)邏輯單元（ArithmeticLogicUnit，簡(jiǎn)稱ALU）。它是計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加工處理的部件，包括算術(shù)運(yùn)算（加、減、乘、除等）和邏輯運(yùn)算（與、或、非、異或、比較等）。2.控制器 控制器負(fù)責(zé)從存儲(chǔ)器中取出指令，并對(duì)指令進(jìn)行譯碼；根據(jù)指令的要求，按時(shí)間的先后順序，負(fù)責(zé)向其他各部件發(fā)出控制信號(hào)，保證各部件協(xié)調(diào)一致地工作，一步一步地完成各種操作?？刂破髦饕芍噶罴拇嫫?、譯碼器、程序計(jì)數(shù)器、操作控制器等組成。3.存儲(chǔ)器 存儲(chǔ)器是計(jì)算機(jī)記憶或暫存數(shù)據(jù)的部件。（1）內(nèi)存儲(chǔ)器 微型計(jì)算機(jī)的內(nèi)存儲(chǔ)器是由半導(dǎo)體器件構(gòu)成的。隨機(jī)存儲(chǔ)器（RandomAccessMemory） 特點(diǎn)：可以讀出，也可以寫入。讀出時(shí)并不損壞原來存儲(chǔ)的內(nèi)容，只有寫入時(shí)才修改原來所存儲(chǔ)的內(nèi)容。斷電后，存儲(chǔ)內(nèi)容立即消失，即具有易失性。只讀存儲(chǔ)器（ReadOnlyMemory）特點(diǎn)是只能讀出原有的內(nèi)容，不能由用戶再寫入新內(nèi)容。原來存儲(chǔ)的內(nèi)容是采用掩膜技術(shù)由廠家一次性寫入的，并永久保存下來。它一般用來存放專用的固定的程序和數(shù)據(jù)，并且不會(huì)因斷電而丟失。（2）外存儲(chǔ)器 外存儲(chǔ)器主要有磁盤存儲(chǔ)器、磁帶存儲(chǔ)器和光盤存儲(chǔ)器等。磁盤是最常用的外存儲(chǔ)器，通常可以分為軟磁盤和硬磁盤兩類。 內(nèi)存儲(chǔ)器最突出的特點(diǎn)是存取速度快，但是容量小、價(jià)格貴；外存儲(chǔ)器的特點(diǎn)是容量大、價(jià)格低，但是存取速度慢。內(nèi)存儲(chǔ)器用于存放那些立即要用的程序和數(shù)據(jù)；外存儲(chǔ)器用于存放暫時(shí)不用的程序和數(shù)據(jù)。內(nèi)存儲(chǔ)器和外存儲(chǔ)器之間常常頻繁地交換信息。需要指出的是外存儲(chǔ)器也屬于輸入輸出設(shè)備，它只能與內(nèi)存儲(chǔ)器交換信息，不能被計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的其他部件直接訪問。4.輸入設(shè)備 輸入設(shè)備是給計(jì)算機(jī)輸入信息的設(shè)備。它是重要的人機(jī)接口，負(fù)責(zé)將輸入的信息（包括數(shù)據(jù)和指令）轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)能識(shí)別的二進(jìn)制代碼，送入存儲(chǔ)器保存。常見的輸入設(shè)備有以下幾種： （1）鍵盤（Keyboard）5.輸出設(shè)備 輸出設(shè)備是輸出計(jì)算機(jī)處理結(jié)果的設(shè)備。在大多數(shù)情況下，它將這些結(jié)果轉(zhuǎn)換成便于人們識(shí)別的形式。（1）顯示器（Display） 顯示器是微型機(jī)不可缺少的輸出設(shè)備，用戶通過它可以很方便地查看送入計(jì)算機(jī)的程序、數(shù)據(jù)、圖形等信息及經(jīng)過計(jì)算機(jī)處理后的中間結(jié)果、最后結(jié)果。顯示器是人機(jī)對(duì)話的主要工具。（2）打印機(jī)（Printer） 打印機(jī)是計(jì)算機(jī)的另一種輸出設(shè)備，用于把文字或圖形在紙上輸出，供閱讀和保存。打印機(jī)按工作原理可以粗分為兩類：擊打式打印機(jī)和非擊打式打印機(jī)。現(xiàn)在使用的打印機(jī)多數(shù)都是非擊打式的噴墨打印機(jī)和激光打印機(jī)。屬于擊打式的針式打印機(jī)已經(jīng)越來越少了，但它特別適合打印票據(jù)，所以財(cái)務(wù)人員還經(jīng)常使用它。1.2.2計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng) 1.系統(tǒng)軟件 系統(tǒng)軟件是指控制和協(xié)調(diào)計(jì)算機(jī)及其外部設(shè)備，支持應(yīng)用軟件的開發(fā)和運(yùn)行的軟件。其主要的功能是進(jìn)行調(diào)度、監(jiān)控和維護(hù)系統(tǒng)等等。系統(tǒng)軟件是用戶和裸機(jī)的接口，主要包括：（1）操作系統(tǒng) 操作系統(tǒng)（OperatingSystem）是最基本最重要的系統(tǒng)軟件。它負(fù)責(zé)管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的各種硬件資源（例如CPU、內(nèi)存空間、磁盤空間、外部設(shè)備等），并且負(fù)責(zé)解釋用戶對(duì)機(jī)器的管理命令，使它轉(zhuǎn)換為機(jī)器實(shí)際的操作。常見的操作系統(tǒng)有：DOS、Windows、Linux、UNIX等。計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)層次關(guān)系如下：用戶各種應(yīng)用軟件高級(jí)語(yǔ)言程序操作系統(tǒng)計(jì)算機(jī)硬件（2）文字處理程序 微機(jī)用于辦公自動(dòng)化，文字處理是其重要內(nèi)容，所以文字處理程序也是很基本的系統(tǒng)軟件，如WPS、Word等。（3）計(jì)算機(jī)語(yǔ)言處理程序 計(jì)算機(jī)語(yǔ)言可分為機(jī)器語(yǔ)言、匯編語(yǔ)言和高級(jí)語(yǔ)言。 機(jī)器語(yǔ)言（MachineLanguage）。是指機(jī)器能直接認(rèn)識(shí)的語(yǔ)言，它是由“1”和“0”組成的一組代碼指令。 匯編語(yǔ)言（AssembleLanguage）。實(shí)際是由一組與機(jī)器語(yǔ)言指令—一對(duì)應(yīng)的符號(hào)指令和簡(jiǎn)單語(yǔ)法組成的。 高級(jí)語(yǔ)言（HighLevelLanguage）。比較接近日常用語(yǔ)，對(duì)機(jī)器依賴性低，即適用于各種機(jī)器的計(jì)算機(jī)語(yǔ)言。如：BASIC、VisualBASIC、FORTRAN、C、C++、Java等。（4）數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng) 日常許多業(yè)務(wù)處理，都屬于對(duì)數(shù)據(jù)組進(jìn)行管理，所以計(jì)算機(jī)制造商也開發(fā)了許多數(shù)據(jù)庫(kù)管理程序（DBMS）。較著名的適用于微機(jī)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)管理程序的有SQLServer、Oracle、Mysql和VisualFoxPro等。 另外，還有聯(lián)網(wǎng)及通信軟件、各類服務(wù)程序和工具軟件等。2.應(yīng)用軟件 應(yīng)用軟件是用戶為解決各種實(shí)際問題而編制的計(jì)算機(jī)應(yīng)用程序及其有關(guān)資料。如微軟的Office系列，就是針對(duì)辦公應(yīng)用的。 計(jì)算機(jī)軟件已發(fā)展成為一個(gè)巨大的產(chǎn)業(yè)，軟件的應(yīng)用范圍也涵蓋了生活的方方面面，很多問題都有相應(yīng)的軟件來解決。以下是一些主要應(yīng)用領(lǐng)域的軟件：辦公應(yīng)用：MicrosoftOffice、WPS、OpenOffice等平面設(shè)計(jì)：Photoshop、Illustrator、Freehand、CorelDRAW等視頻編輯與后期制作：AdobePremiere、AfterEffects、Ulead的會(huì)聲會(huì)影等網(wǎng)站開發(fā)：FrontPage、Dreamweaver等輔助設(shè)計(jì)：AutoCAD、Rhino、Pro/E等三維制作：3DSMax、Maya等多媒體開發(fā)：Authorware、Director、Flash等程序設(shè)計(jì)：VisualStudio.Net、BolandC++、Delphi等1.2.3硬件和軟件的關(guān)系

硬件與軟件是相輔相成的。硬件是計(jì)算機(jī)的物質(zhì)基礎(chǔ)，沒有硬件就無所謂計(jì)算機(jī)。軟件是計(jì)算機(jī)的靈魂，沒有軟件，計(jì)算機(jī)的存在就毫無價(jià)值。硬件系統(tǒng)的發(fā)展給軟件系統(tǒng)提供了良好的開發(fā)環(huán)境，而軟件系統(tǒng)發(fā)展又給硬件系統(tǒng)提出了新的要求。1.2.4計(jì)算機(jī)的性能指標(biāo) 1．運(yùn)算速度 計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度是指計(jì)算機(jī)每秒鐘執(zhí)行的指令數(shù)。影響運(yùn)算速度的主要因素有以下幾個(gè)： （1）CPU的主頻。 （2）字長(zhǎng)。 （3）指令系統(tǒng)的合理性。

2．存儲(chǔ)器的指標(biāo)（1）存取速度。內(nèi)存儲(chǔ)器完成一次讀（?。┗?qū)懀ù妫┎僮魉璧臅r(shí)間稱為存儲(chǔ)器的存取時(shí)間或者訪問時(shí)間。（2）存儲(chǔ)容量。存儲(chǔ)容量一般用字節(jié)（Byte）數(shù)來度量。3．I／O的速度 主機(jī)I／O的速度，取決于I/O總線的設(shè)計(jì)。這對(duì)于慢速設(shè)備（例如鍵盤、打印機(jī)）關(guān)系不大，但對(duì)于高速設(shè)備則效果十分明顯。例如對(duì)于當(dāng)前的硬盤，它的外部傳輸率已可達(dá)20MB／S、40MB／S以上。1.3計(jì)算機(jī)的外存儲(chǔ)器 一般在電腦里最常見的外部存儲(chǔ)器有軟盤、硬盤和光盤三種。1.3.1軟盤和軟驅(qū) 1．認(rèn)識(shí)軟盤3．認(rèn)識(shí)軟盤驅(qū)動(dòng)器 軟盤驅(qū)動(dòng)器對(duì)軟盤進(jìn)行讀寫操作，現(xiàn)在我們使用的都是3吋軟驅(qū)，可以讀寫1.44M的3吋軟盤。軟驅(qū)由控制電路板、馬達(dá)、磁頭定位器和磁頭組成1.3.2硬盤硬盤與其他記錄介質(zhì)相比，速度快、容量大，因此成為了計(jì)算機(jī)中最重要的存儲(chǔ)設(shè)備。硬盤的結(jié)構(gòu)和軟盤差不多，是由磁道（Track）、扇區(qū)（Sector）、柱面（Cylinder）和磁頭（Head）組成的。1.3.3USB與移動(dòng)存儲(chǔ)器

1．USB簡(jiǎn)介 USB是UniversalSerialBus的英文縮寫，翻譯成中文就是“通用串行總線”，也稱通用串聯(lián)接口。隨著計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)的飛速發(fā)展，外圍設(shè)備日益增多，除了人們?cè)缫咽煜さ逆I盤、鼠標(biāo)、調(diào)制解調(diào)器、打印機(jī)、掃描儀之外，數(shù)碼攝影（相）機(jī)、MP3隨身聽、移動(dòng)硬盤等新型設(shè)備也接踵而至，可是計(jì)算機(jī)的接口畢竟有限，如何使外圍設(shè)備與計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)交換變得更方便快捷就成了專家們致力解決的問題。2．移動(dòng)存儲(chǔ)器 常見的計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)設(shè)備都是機(jī)內(nèi)存儲(chǔ)設(shè)備，如內(nèi)存、硬盤等。1.3.4CD-ROM光盤和光盤驅(qū)動(dòng)器 普通的CD-ROM，印刷面不含數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)刻錄在光滑的一面。在CD-ROM上，數(shù)據(jù)的讀取靠激光來實(shí)現(xiàn)，表面的灰塵和劃痕都會(huì)影響到讀盤的效果。

1.3.5刻錄光盤CD-R CD-R是一種可錄式光盤，即RecordableCD。CD-R驅(qū)動(dòng)器是一次寫入多次讀出的驅(qū)動(dòng)器。CD-R和CD-ROM類似，非常適合存儲(chǔ)大量的數(shù)據(jù)文件。CD-R的尺寸和CD-ROM盤相同，只是多了一層記錄介質(zhì)層。記錄的介質(zhì)是有機(jī)染料或者是金屬。CD-R有兩種記錄方式，一種是用激光在金屬記錄層燒熔出凹點(diǎn)，另一種是利用激光加熱使染料型記錄層變色，變色部分的反射率比附近區(qū)域低得多。讀出數(shù)據(jù)時(shí)，就是根據(jù)反射激光的強(qiáng)弱變化來實(shí)現(xiàn)的。 CD-R驅(qū)動(dòng)器，也叫光盤刻錄機(jī)，外觀上和CD-ROM驅(qū)動(dòng)器沒什么兩樣，只是它里面的激光器，比標(biāo)準(zhǔn)CD-ROM驅(qū)動(dòng)器的激光器功率要大。1.3.6可擦寫光盤CD-RW 可擦寫光盤，我們一般叫它CD-RW，是CD-ReWritable的縮寫。將這種可以重復(fù)寫入的技術(shù)應(yīng)用在光盤刻錄機(jī)上的產(chǎn)品即稱為CD-RW。 CD-RW在刻錄時(shí)使用的光盤也稱為CD-RW光盤。刻錄機(jī)除了能刻錄CD-RW光盤之外，理所當(dāng)然也有向前整合的功能，也就是說，刻錄機(jī)也能刻錄一般的CD-R光盤。 目前在市場(chǎng)上常見的CD-RW有12×10×32、16×10×32、20×10×40等，以20×10×40為例，它的刻錄速度為20倍速，重復(fù)擦寫為10倍速，而讀取速度為40倍速。緩存一般為2MB和4MB。1.3.7DVD光盤和DVD光驅(qū) 1．DVD光盤

DVD（DigitalVersatileDisk，數(shù)字多功能光碟，也稱作DigitalVideoDisk，數(shù)字影像光碟）是代替CD的下一代存儲(chǔ)媒體。2．DVD驅(qū)動(dòng)器 DVD驅(qū)動(dòng)器是用來讀取DVD盤上數(shù)據(jù)的設(shè)備，從外形上看和CD-ROM驅(qū)動(dòng)器一樣。DVD驅(qū)動(dòng)器的讀盤速度也比原來CD-ROM驅(qū)動(dòng)器提高了近4倍以上。目前DVD驅(qū)動(dòng)器采用的是波長(zhǎng)為635mm～650mm的紅色激光。 DVD驅(qū)動(dòng)器也完全兼容現(xiàn)在流行的VCD、CD-ROM、CD-R和CD-AUDIO。但是普通的光驅(qū)卻不能讀DVD光盤。 因?yàn)镈VD光盤是采用MPEG2標(biāo)準(zhǔn)錄制的，所以播放DVD光盤上的視頻數(shù)據(jù)要使用支持MPEG2解碼技術(shù)的解碼器。1.4計(jì)算機(jī)的工作原理1.4.1“程序存儲(chǔ)”設(shè)計(jì)思想

馮·諾依曼設(shè)計(jì)思想可以簡(jiǎn)要地概括為以下三點(diǎn)： （1）計(jì)算機(jī)應(yīng)包括運(yùn)算器、存儲(chǔ)器、控制器、輸入和輸出設(shè)備五大基本部件。 （2）計(jì)算機(jī)內(nèi)部應(yīng)采用二進(jìn)制來表示指令和數(shù)據(jù)。每條指令一般具有一個(gè)操作碼和一個(gè)地址碼。其中操作碼表示運(yùn)算性質(zhì)，地址碼指出操作數(shù)在存儲(chǔ)器中的地址。 （3）將編好的程序送入內(nèi)存儲(chǔ)器中，然后啟動(dòng)計(jì)算機(jī)工作，計(jì)算機(jī)無需操作人員干預(yù)，能自動(dòng)逐條取出指令和執(zhí)行指令。 馮·諾依曼設(shè)計(jì)思想最重要之處在于明確地提出了“程序存儲(chǔ)”的概念，他的全部設(shè)計(jì)思想實(shí)際上是對(duì)“程序存儲(chǔ)”概念的具體化。1.4.2計(jì)算機(jī)的工作過程 1．取出指令：從存儲(chǔ)器某個(gè)地址中取出要執(zhí)行的指令送到CPU內(nèi)部的指令寄存器暫存； 2．分析指令：把保存在指令寄存器中的指令送到指令寄存器，譯出該指令對(duì)應(yīng)的微操作； 3．執(zhí)行指令：根據(jù)招令譯碼器向各個(gè)部件發(fā)出相應(yīng)控制信號(hào)，完成指令規(guī)定的操作； 最后，為執(zhí)行下一條指令做好準(zhǔn)備，即形成下一條指令地址。1.5計(jì)算機(jī)中的信息表示方法1.5.1計(jì)算機(jī)中的數(shù)制 1．二進(jìn)制數(shù) 在計(jì)算機(jī)中的數(shù)是用二進(jìn)制數(shù)表示的，它的特點(diǎn)是逢2進(jìn)1，因此在二進(jìn)制中，只有0和1兩個(gè)數(shù)字符號(hào)。2．計(jì)算機(jī)中常用的幾種進(jìn)制數(shù) 在一種數(shù)制中，只能使用一組固定的數(shù)字符號(hào)來表示數(shù)目的大小，具體使用多少個(gè)數(shù)字符號(hào)來表示數(shù)目的大小，就稱為該數(shù)制的基數(shù)。例如：（1）十進(jìn)制（Decimal） 基數(shù)是10，它有10個(gè)數(shù)字符號(hào)，即0、l、2、3、4、5、6、7、8、9。其中最大數(shù)碼是基數(shù)減1，即9，最小數(shù)碼是0。（2）二進(jìn)制（Binary） 基數(shù)是2，它只有兩個(gè)數(shù)字符號(hào)，即0和1。這就是說，如果在給定的數(shù)中，除0和1外還有其它數(shù)，例如1012，它就決不會(huì)是一個(gè)二進(jìn)制數(shù)。（3）八進(jìn)制（Octal） 基數(shù)是8，它有8個(gè)數(shù)字符號(hào)，即0、l、2、3、4、5、6、7。最大的也是基數(shù)減1，即7，最小的是0。（4）十六進(jìn)制（Hexadecilnal） 基數(shù)是16，它有16個(gè)數(shù)字符號(hào)，除了十進(jìn)制中的10個(gè)數(shù)可用外，還使用了6個(gè)英文字母。它的16個(gè)數(shù)字依次是0、l、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F。其中A至F分別代表十進(jìn)制數(shù)的10至15，最大的數(shù)字也是基數(shù)減1。1.5.2進(jìn)制和位權(quán)

l.十進(jìn)制數(shù)的特點(diǎn)是逢十進(jìn)一。例如： （1101）10=1×103＋1×102＋0×101＋1×100 2.二進(jìn)制數(shù)的特點(diǎn)是逢二進(jìn)一。例如： （1101）2=l×23＋1×22＋0×21＋1×20=（13）10 3.八進(jìn)制數(shù)的特點(diǎn)是逢八進(jìn)一。例如： （1101）8=l×83＋1×82＋0×81＋1×80=（577）10 4.十六進(jìn)制數(shù)的特點(diǎn)是逢十六進(jìn)一。例如： （CAE）16=12×162＋10×l61＋14×160=（3246）10

1.5.3不同進(jìn)位計(jì)數(shù)制間的轉(zhuǎn)換

1．二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù) 二進(jìn)制數(shù)到十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換的基本原理:將二進(jìn)制數(shù)從小數(shù)點(diǎn)開始，往左從0開始對(duì)各位進(jìn)行正序編號(hào)，往右序號(hào)則分別為-1，-2，-3……直到最末位，然后分別將各位上的數(shù)乘以2的k次冪所得的值進(jìn)行求和，其中k的值為各個(gè)位所對(duì)應(yīng)的上述編號(hào)。例如:將二進(jìn)制數(shù)1011.101轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)。2.二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制數(shù) 基本原理:由于十六進(jìn)制數(shù)基數(shù)是2的四次冪，所以一個(gè)二進(jìn)制轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制，如果是整數(shù)，只要從它的低位到高位每4位組成一組，然后將每組二進(jìn)制數(shù)所對(duì)應(yīng)的數(shù)用十六進(jìn)制表示出來。如果有小數(shù)部分，則從小數(shù)點(diǎn)開始，分別向左右兩邊按照述方法進(jìn)行分組計(jì)算。 例如:將二進(jìn)制數(shù)111010111101010110轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制數(shù)。 二進(jìn)制數(shù):1111010111101010110 十六進(jìn)制數(shù):

7AF56 結(jié)果為:（111010111101010110）2=（7AF56）163.十六進(jìn)制轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制 基本原理:十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制，只要從它的低位開始將每位上的數(shù)用二進(jìn)制表示出來。如果有小數(shù)部分，則從小數(shù)點(diǎn)開始，分別向左右兩邊按照述方法進(jìn)行轉(zhuǎn)換。 例如:將十六進(jìn)制數(shù)6FBE4轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)。 十六進(jìn)制數(shù):

6 E C F 3 二進(jìn)制數(shù):

110 1110 1100

11110011 結(jié)果為:（6ECF3）16=（1101110110011110011）24.十進(jìn)制轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制 將十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)時(shí)，可將此數(shù)分成整數(shù)與小數(shù)兩部分分別轉(zhuǎn)換，然后拼接起來即可。 基本原理：整數(shù)部分轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)整數(shù)采用除2取余法，既將十進(jìn)制整數(shù)不斷除以2取余數(shù)，直到商為0，余數(shù)從右到左排列，首次取得的余數(shù)排在最右。小數(shù)部分換成二進(jìn)制數(shù)采用乘2取整法，即將十進(jìn)制小數(shù)不斷乘以2取整數(shù)，直到小數(shù)部分為0或達(dá)到所求的精度為止（小數(shù)部分可能永遠(yuǎn)不會(huì)得到0）；所得的整數(shù)從小數(shù)點(diǎn)自左往右排列，取有效精度，首次取得的整數(shù)排在最左。1.5.4二進(jìn)制的算術(shù)運(yùn)算

1．二進(jìn)制數(shù)的加法運(yùn)算二進(jìn)制數(shù)的加法運(yùn)算法則是：0+0=00+1=11+0=11+1=0（被加數(shù)和加數(shù)為1，結(jié)果本位為0，按逢二進(jìn)一向高位進(jìn)位1）2．二進(jìn)制數(shù)的減法運(yùn)算

0-0=0

1-0=1

0-1=1

（被減數(shù)為0，減數(shù)為1，結(jié)果本 位為1，向高位借位）

1-1=0

3．二進(jìn)制數(shù)的乘法運(yùn)算二進(jìn)制數(shù)的乘法運(yùn)算法則是：0×0=01×0=00×1=01×1=14．二進(jìn)制數(shù)的除法運(yùn)算二進(jìn)制數(shù)的除法運(yùn)算法則是：0÷0=00÷1=0（1÷0無意義）1÷1=11.5.5基本邏輯運(yùn)算 1．“與”運(yùn)算（AND） “與”運(yùn)算又稱邏輯乘，用符號(hào)“.”或“∧”來表示。運(yùn)算規(guī)則如下： 0∧0=0

0∧1=0

1∧0=0

1∧1=1 即當(dāng)兩個(gè)參與運(yùn)算的數(shù)中有一個(gè)數(shù)為0，則運(yùn)算結(jié)果為0，都為1結(jié)果為1。 2.“或”運(yùn)算（OR） “或”運(yùn)算又稱邏輯加，用符號(hào)“+”或“∨”表示。運(yùn)算規(guī)則如下： 0∨0=0

0∨1=1

1∨0=1

1∨1=1 即當(dāng)兩個(gè)參與運(yùn)算的數(shù)中有一個(gè)數(shù)為1，則運(yùn)算結(jié)果為1，都為0結(jié)果為0。3.“非”運(yùn)算（NOT） 如果變量為A，則它的非運(yùn)算結(jié)果用A表示。運(yùn)算規(guī)則如下：

0=1

1=04．“異或”運(yùn)算（XOR） “異或”運(yùn)算用符號(hào)“-∨”來表示。其運(yùn)算規(guī)則如下：

-0∨0=0

-0∨1=1

-1∨0=